JPH10281414A - ガス化炉用バーナ - Google Patents

ガス化炉用バーナ

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JPH10281414A
JPH10281414A JP8674897A JP8674897A JPH10281414A JP H10281414 A JPH10281414 A JP H10281414A JP 8674897 A JP8674897 A JP 8674897A JP 8674897 A JP8674897 A JP 8674897A JP H10281414 A JPH10281414 A JP H10281414A
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JP
Japan
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burner
furnace
seal
pipe
cooling water
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JP8674897A
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English (en)
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Yoshitaka Koga
義孝 古閑
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、小型でありながら、炉内から
の高熱による損傷を受け難いガス化炉用バーナを提供す
る。 【解決手段】 バーナ一次管6とバーナ二次管4をもつ
バーナ管が、耐圧容器と炉壁管1を貫通して炉内2に入
れられている。そのバーナ管の炉内2側部分の外周がバ
ーナ冷却水管9で囲まれている。炉壁管1の炉外側には
耐火材8を入れたシールボックス7が設けられており、
そのシールボックス7の炉外側にはシールエキスパンシ
ョン14が設けられている。また、シールボックス7の
炉外側のバーナ管外周にはバーナシールグランド12が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は石炭等のガス化装置
に適用されるガス化炉用バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】図3に石炭などのガス化装置における従
来のバーナ先端の構造例を示す。一般にガス化炉におい
ては炉内の熱負荷が非常に高く、バーナのノズルは何等
かの冷却を必要とする。図3に示す従来のバーナは、そ
の先端に水冷ノズルを用いた例を示すものである。即
ち、炉壁管1の曲げ方については図3には省略してある
が、炉壁管1の一部の管を曲げ、シールボックス7を設
け、該シールボックス7にバーナ一次管6、バーナ二次
管4を取り付け、炉内2に燃料と空気等の酸化剤を投入
する。
【0003】図3の例では、バーナ二次管4は、炉内2
の熱によるノズルの焼損を防止するため、水冷ジャケッ
ト式の水冷ノズル15となっている。シールボックス7
には、炉内2の熱による焼損を防止するため、耐火材8
を施工してある。
【0004】また、一般にガス化炉は炉内2の圧力が高
いため、炉を圧力容器内に入れており、そのため、圧力
容器の外部から炉内2に燃料等を供給するバーナにおい
ては、圧力容器及び炉壁の両方を貫通する構造となるた
め、バーナは熱による圧力容器と炉壁との間に生ずる上
下方向及び水平方向の伸び差を吸収する必要がある。
【0005】図3の従来のバーナ先端の構造例では、水
冷ノズル15とシールボックス7とはバーナシールグラ
ンド12により、圧力容器と炉壁との間の水平方向の伸
び差を吸収し、バーナシールグランド12の弾力等によ
り上下方向の伸び差を吸収している。また、バーナシー
ルグランド12のシールの確保及びバーナ二次管4の保
護のためバーナシールグランド12の回り及びバーナ二
次管4を囲ったシールエキスパンション14を有する。
この囲いも伸び差吸収のためエキスパンション構造とし
ている。
【0006】水冷ノズル15には冷却水の入り口となる
バーナ冷却水入口管10、バーナ冷却水出口管11が接
続されており、冷却水はバーナ冷却水入口管10から入
り、バーナノズルを冷却後バーナ冷却水出口管11から
排出される。この水冷ジャケット式の水冷ノズル15を
構成する外側管と内側管との熱伸び差を吸収するため水
冷ノズルエキスパンション16を設けている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のバーナ先端の構
造例では水冷ノズル15が大きいためと水冷ジャケット
式であるため冷却に必要な冷却水の流速を確保するには
非常に多量の冷却水を要すると共に、水冷ノズル15内
面における均等な流速を確保し難い。また、水冷ノズル
15が大きいため炉内2からの熱による内部応力が発生
し亀裂を生じ易い。更に内外管の熱伸び差吸収のため水
冷ノズルエキスパンション16等を設ける必要があり、
構造が複雑、且つ、製作コストが高い。
【0008】また、耐火材8に保護されているとはい
え、バーナシールグランド12が炉内2に近く、シール
ボックス7内に配置されているため、炉壁管1或いは水
冷ノズル15等の冷却面から離れた部分は、炉内2の熱
により耐火材8共々溶出し易い。
【0009】本発明は、従来のガス化炉用バーナにみら
れたこれらの欠点を除き、構造が簡単で、小型でありな
がら、炉内からの高熱による損傷を受け難いガス化炉用
バーナを提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、バーナ管が耐
圧容器および水冷壁を貫通して炉内に燃料およびガス化
剤を投入する形式のガス化炉用バーナにおける前記課題
を解決するため、バーナ管の少なくとも炉内側部分の外
周を冷却水管で囲むとともに、前記水冷壁の貫通部をシ
ールするシールボックスの炉外側にシールエキスパンシ
ョンを設け、そのシールエキスパンション内にシールガ
スを供給するように構成したガス化炉用バーナを提供す
る。
【0011】このように構成した本発明のガス化炉用バ
ーナにおいては、バーナ管の炉内側部分の外周を冷却水
管で囲んでおり、この冷却水管に十分な流速で冷却水を
流して冷却水管を確実に冷却することによりバーナ管の
炉内側部分を炉内高温から確実に保護することができ
る。しかも、この冷却構造は冷却水管を用いていて曲げ
に対応できるので熱応力に強い構成となっている。
【0012】更に、前記バーナの冷却水管の冷却水系統
を炉壁管の冷却系統と分けることにより、バーナ冷却水
の圧力、温度、流量等を任意に構成する事が出来る。即
ち、炉壁管は一般的に蒸発管であり、内部流体は飽和水
に近い状態であり、僅かの吸熱により、沸騰し、気泡を
生ずる。
【0013】前記バーナ冷却水管を炉壁管と同じ系統で
構成すると、気泡を含んだ固気二相流による多数の曲が
り管となり、オーバヒートし易くなる。本発明では沸騰
しない圧縮水の範囲、いわゆる水の状態で冷却するよう
に炉壁管とは別の冷却水系統を構成するものである。
【0014】また、本発明のガス化炉用バーナでは、そ
のシールボックスの炉外側にシールエキスパンションを
設けると共にそのシールエキスパンション内にシールガ
スを供給するので、万一バーナシールグランド等に洩れ
が生じてもシールガスがガス化炉内に洩れるようにして
いて安全である。
【0015】本発明のガス化炉用バーナでは、シールボ
ックスの炉外側にバーナ管との間をシールするバーナシ
ールグランドを設けた構造とするのが好ましい。この構
造とすることによってバーナシールグランドはガス化炉
内からの高熱を受けることなく、ガス化炉内の熱ガスが
外部に洩れるのを確実に防止できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるガス化炉用バ
ーナについて図1、図2に示した実施の形態に基づいて
具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、
図3に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡
単にするため同じ符号を付してあり、それらについての
重複する説明は省略する。
【0017】(実施の第1形態)まず、図1に示した実
施の第1形態によるガス化炉用バーナについて説明す
る。図1において、1は炉を構成する炉壁管で、2が炉
内、3が容器空間である。4はバーナ二次管、6はバー
ナ一次管でバーナ一次管6及びバーナ二次管4は図には
示されていない圧力容器をも貫通し、圧力容器の外側か
ら燃料及び空気等の酸化剤を炉内2に導く。7はバーナ
一次管及び二次管が炉壁を貫通する部分の炉壁管1の曲
げ開口部をシールするシールボックス、8はシール及び
断熱を行う耐火材である。
【0018】9はバーナ先端を取り巻いたバーナ冷却水
管で、10がバーナ冷却水入口管、11がバーナ冷却水
出口管である。12はバーナ二次管4の容器空間3部の
外側に巻いてグランドパッキンを用いたバーナシールグ
ランドで、13はシールボックス7側に固定されたバー
ナシールグランドカバー、14はシールエキスパンショ
ンである。
【0019】図1に示した実施の第1形態によるガス化
炉用バーナは以上の構成を有していて、バーナ冷却水管
9内に、炉壁管とは別の冷却水系統により構成された冷
却水を冷却に十分な流速で流すことで確実にバーナ冷却
水管9を冷却する事ができ、冷却水流量を少なくでき
る。このバーナ冷却水管9でバーナノズル先端を取り囲
み炉内2からの熱を遮蔽すると共に冷却する事でバーナ
ノズル先端のバーナ二次管4をより確実に高熱から保護
できる。この冷却構造は管を曲げることで構成するた
め、熱応力にも強く、また、従来の水冷ジャケット式ノ
ズルに比べ構造が簡単で安価に製作出来る。
【0020】また、炉壁管1はバーナ貫通のため管曲げ
をして開口部をつくり、その開口部をバーナ管が貫通す
るが、当該バーナ管の上下には冷却が困難な三角形状の
開口部が残る。この二カ所の三角形状の開口部の片方は
バーナ冷却水管9を通すことにより、また、残りの片方
の三角形状の開口部はバーナ冷却水管9を曲げ、冷却す
る事が出来る。
【0021】更にこのバーナの開口部全体のシール及び
断熱保護をするために、シールボックス7及び耐火材8
でバーナ開口部全体を囲んでいる。耐火材8が出来るだ
け炉内2に直面しないような構成になっているため、耐
火材8自身の炉内2の熱による溶出を極力防止すると共
にシールボックス7の焼損をも防止する事が出来る。
【0022】また、この炉を運転すると炉壁と容器との
間に熱伸び差が生じるが、バーナ管は容器及び炉壁の両
方を貫通しているため、バーナ管は圧力容器と炉壁との
熱による上下方向及び水平方向の伸び差を吸収する必要
がある。この熱伸び差を吸収し、且つ炉内2の熱ガスが
容器空間3側に洩れ出ないようにシールボックス7とバ
ーナ管との間にバーナシールグランド12を設けてい
る。
【0023】更にバーナシールグランド12のシールの
確保及びバーナ二次管の保護のためバーナシールグラン
ド12の回り及びバーナ二次管を囲ったシールエキスパ
ンション14を有する。この囲いも伸び差吸収のためエ
キスパンション構造としている。当該シールエキスパン
ション14のバーナシールグランド12側は窒素ガス等
のシールガス雰囲気にし、バーナシールグランド12が
洩れてもシールガスが炉内2側に洩れるようにしてい
る。ここでバーナシールグランド12は窒素ガス等のシ
ールガスの使用量を極力少なくする。
【0024】従来の技術では当該バーナシールグランド
12をシールボックス7内の炉内2に近い所に配置して
いたため、炉内2からの熱により焼損し易く、傷み易か
った。これに対し、本実施形態のバーナでは、バーナシ
ールグランド12の配置を炉内2からの高熱を受けない
容器空間3側に配置しているため、バーナシールグラン
ド12部の焼損や傷みが少なく、耐久性を著しく向上さ
せる事が出来る。
【0025】なお、図1に示した本実施形態によるガス
化炉用バーナにおいては、バーナ二次管4及びバーナ一
次管6は二重筒状になっていて、その間の先端部に旋回
羽根5が取付けられ、酸化剤である空気又は及び酸素富
化ガスを炉内2へ旋回して投入する。また、バーナ一次
管6内は燃料が搬送ガスと共に、炉内2へ投入されてい
る。
【0026】このバーナの先端部は、炉壁管1を貫通
し、炉内2へ突出して配置されていて、炉外より導かれ
たバーナ冷却水入口管10と連続して、バーナ二次管4
の外周部に取り巻かれ再びバーナ冷却水出口管11とし
て炉外へ導かれている。このバーナ二次管4とバーナ冷
却水管9は摺動可能に取り巻かれている。
【0027】(実施の第2形態)次に図2に示した実施
の第2形態によるガス化炉用バーナについて説明する。
この実施の第2形態によるガス化炉用バーナでは、実施
の第1形態におけるバーナシールグランド12に代え
て、バーナシールエキスパンション17をシールボック
ス7とバーナ管との間に設けたものである。また、シー
ルガス封入管18を接続し、シールガスを封入してい
る。
【0028】この実施の第2形態によるガス化炉用バー
ナにおいても、実施の第1形態のバーナと同様な作用・
効果が得られるが、シールボックス7とバーナ管との熱
伸び差吸収量が小さく、両者の間隙が小さい場合には、
本実施の第2形態のように、バーナシールグランド12
を省略することができる。
【0029】この場合、炉の起動、停止時、又は、通常
運転時でも、炉内2圧力の変動により炉内2の腐食性ガ
スがバーナシールエキスパンション17部に入り込み、
バーナシールエキスパンション17を腐食させたりする
ため、シールガス封入管18から、窒素ガス等のシール
ガスを少量流しておけばよい。
【0030】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。
【0031】例えば、上記実施の第1形態ではバーナシ
ールグランド12のシールをグランドパッキンを用いた
ものとしているが、バーナシールグランド12のシール
方式はグランドパッキンに限らない。例えばVパッキ
ン、シールリング式、ラビリンス式等でも良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるガス
化炉用バーナでは、バーナ管の炉内側部分の外周を冷却
水管で囲み炉壁管とは別の冷却水系統により構成された
冷却水をこの冷却水管内に十分な流速で流して冷却水管
を確実に冷却することによりバーナ管の炉内側部分を炉
内高温から確実に保護することができる。更にバーナ貫
通のために管曲げされた炉壁管の余分な開口部を前記バ
ーナ冷却水管を管曲げし、塞ぐことにより冷却する事が
出来る。
【0033】しかも、この冷却構造は冷却水管を用いて
いて熱変形に対応できる構成となっている。また、本発
明のガス化炉用バーナでは、そのシールボックスの炉外
側にシールエキスパンションを設け、そのシールエキス
パンション内にシールガスを供給するので、万一バーナ
シールグランド等に洩れが生じてもシールガスがガス化
炉内に洩れるようにしていて安全な構成となっている。
【0034】また、本発明のガス化炉用バーナにおい
て、シールボックスの炉外側にバーナ管との間をシール
するバーナシールグランドを設けた構造としたもので
は、バーナシールグランドはガス化炉内からの高熱を受
けることなく、ガス化炉内の熱ガスが外部に洩れるのを
確実に防止できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態によるガス化炉用バー
ナにおける先端部の構造を示す断面図。
【図2】本発明の実施の第2形態によるガス化炉用バー
ナにおける先端部の構造を示す断面図。
【図3】従来のガス化炉用バーナにおける先端部の構造
を示す断面図。
【符号の説明】
1 炉壁管 2 炉内 3 容器空間 4 バーナ二次管 5 旋回羽根 6 バーナ一次管 7 シールボックス 8 耐火材 9 バーナ冷却水管 10 バーナ冷却水入口管 11 バーナ冷却水出口管 12 バーナシールグランド 13 バーナシールグランドカバー 14 シールエキスパンション 15 水冷ノズル 16 水冷ノズルエキスパンション 17 バーナシールエキスパンション 18 シールガス封入管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナ管が耐圧容器および水冷壁を貫通
    して炉内に燃料およびガス化剤を投入する形式のガス化
    炉用バーナにおいて、前記バーナ管の少なくとも炉内側
    部分の外周を冷却水管で囲むとともに、前記水冷壁の貫
    通部をシールするシールボックスの炉外側にシールエキ
    スパンションを設け、同シールエキスパンション内にシ
    ールガスを供給するようにしたことを特徴とするガス化
    炉用バーナ。
  2. 【請求項2】 前記シールボックスの炉外側に前記バー
    ナ管との間をシールするバーナシールグランドを設けて
    なる請求項1に記載のガス化炉用バーナ。
  3. 【請求項3】 バーナ管が耐圧容器および水冷壁を貫通
    して炉内に燃料およびガス化剤を投入する形式のガス化
    炉用バーナにおいて、前記バーナ管の少なくとも炉内側
    部分の外周を、炉壁管と異なる冷却水系にて構成された
    冷却水管で囲むことを特徴とするガス化炉用バーナ。
  4. 【請求項4】 バーナ管が耐圧容器および水冷壁を貫通
    して炉内に燃料およびガス化剤を投入する形式のガス化
    炉用バーナにおいて、前記バーナ管の少なくとも炉内側
    部分の外周を冷却水管で囲み、更にバーナ貫通のために
    管曲げされた炉壁管の余分な開口部を前記冷却水管で冷
    却するように管曲げされたバーナ冷却水管を有すること
    を特徴とするガス化炉用バーナ。
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